kVA・kW・力率 計算ツール｜単相・三相の変圧器容量と電流を即時算出・契約電力選定

計算式（単相・三相）

単相

kVA = V × A ÷ 1000

kW = V × A × cosφ ÷ 1000

A = kVA × 1000 ÷ V

三相

kVA = √3 × V × A ÷ 1000

kW = √3 × V × A × cosφ ÷ 1000

A = kVA × 1000 ÷ (√3 × V)

三相回路では線間電圧と線電流の積に√3（≒1.732）を掛けます。これは3つの相電流のベクトル合成による幾何学的な係数で、電気工事士試験・電験三種の頻出項目です。三相200V回路で50kVAを扱う場合、電流は50,000÷(1.732×200) ≒ 144Aとなり、単相200V回路（250A）の約58%で済む点が三相配電の効率上の優位性です。

電力の三角関係と力率

交流回路では電圧と電流の位相差により、電力に3つの側面が現れます。

皮相電力 S（kVA）² = 有効電力 P（kW）² + 無効電力 Q（kVAR）²

力率 cosφ = P ÷ S = kW ÷ kVA

誘導性負荷（モーター・蛍光灯安定器・変圧器）は電流が電圧より遅れ、容量性負荷（コンデンサ・ケーブル）は進みます。皮相電力＝ケーブル・変圧器・遮断器で確保すべき容量、有効電力＝実際に仕事に変換される電力、無効電力＝電源との間を往復するだけで熱化しない電力、と理解すると設計判断がぶれません。力率が低いほど同じ有効電力でも大きな電流が流れ、機器が過大化・電力損失が増大します。

変圧器標準容量早見表（JIS C 4304 準拠）

日本の油入変圧器・モールド変圧器の標準容量（kVA）と、三相200V/400V/6.6kVでの一次・二次側電流の目安です。

モーター容量と電流早見表（三相200V・力率0.85・効率0.90）

始動電流は直入れ始動（DOL）時で定格の6倍程度。中大容量ではスター・デルタ始動、ソフトスタータ、インバータ駆動で突入電流を1/3〜1/6に低減します。

機器別力率一覧

進相コンデンサによる力率改善

誘導性負荷が主体の工場・ビルでは、進相コンデンサ（SC）を並列接続することで力率を改善できます。

必要コンデンサ容量 Qc（kVAR）= P × (tan φ₁ − tan φ₂)

例：有効電力100kWで力率0.7（φ₁≒45.6°）を0.95（φ₂≒18.2°）まで改善する場合、Qc = 100 × (1.02 − 0.33) = 69 kVAR。標準品50kVAR＋20kVAR、または75kVAR一台で対応。

力率改善のメリット

• 電力会社基本料金の割引（東京電力・関西電力等の高圧契約で力率85%基準、1%ごとに1%の割引/割増）。
• 受変電設備・幹線ケーブルの電流減少で余裕度向上。既存設備での増設余地確保。
• 電圧降下の抑制でモーター・照明の性能安定化。
• ライン損失（i²R損）の削減で年間電力量削減。

ただし過補償（進み力率）になると逆に基本料金が割増になるうえ、フェランチ効果で電圧上昇のリスク。負荷変動に応じた自動力率調整装置（APFC）の導入が中〜大規模施設では標準です。

モーター始動時の突入電流

誘導電動機は始動時にロータ回路が短絡状態のため、定格の5〜7倍の電流（始動電流Is）が流れます。突入電流対策の代表方式：

契約電力・基本料金の選定

電力会社との契約種別と選定基準の目安です。誤選定は年間数十万円〜数百万円の基本料金差になります。

高圧受電では過去1年間の30分デマンドの最大値が契約電力となり、一度更新されると解消まで1年かかります。デマンドコントローラーによる監視・警報・機器の自動停止が投資回収の速い省エネ手段として定着しています。

現場ケーススタディ

よくある間違い・注意点

• kVA＝kWと混同：力率0.7の負荷なら100kWの実需要に対して143kVAの受電・幹線容量が必要。混同すると変圧器焼損の原因に。
• 三相の√3忘れ：三相計算で√3を掛け忘れると電流・容量が√3倍（約73%）ずれる。特に一次側電流計算で頻出のミス。
• 始動電流無視の遮断器選定：定格電流ベースでブレーカを選ぶと始動時に瞬時トリップ。始動特性（K曲線・D特性）とモーター容量を照合。
• 力率過補償：進相コンデンサを過大に設置すると軽負荷時に進み力率となり基本料金割増・電圧上昇。自動力率調整装置での動的補償が安全。
• 負荷変動時の力率悪化：モーターは負荷率50%以下で力率が急落。省エネのつもりで軽負荷運転させると力率悪化で逆効果になる場合あり。
• 高調波の無視：インバータ・整流器負荷で高調波電流が発生。進相コンデンサとの共振で焼損事故が発生。直列リアクトル付コンデンサが必須。
• 非常用発電機容量不足：モーター負荷主体の場合、始動時の電圧低下（発電機は変圧器より内部インピーダンスが高い）で始動不能になる。3倍容量余裕が定石。

関連する規格・法令

• 電気事業法 ― 保安規程・電気主任技術者の選任・工事計画届出の根拠法。
• 電気設備の技術基準の解釈（電技解釈） ― 受変電設備・幹線・分岐回路の設計基準。経済産業省。
• JIS C 4304 ― 配電用6kV油入変圧器。標準容量・特性・試験。
• JIS C 4306 ― 配電用モールド変圧器。乾式変圧器の標準規格。
• JIS C 4620 ― キュービクル式高圧受電設備。標準構成の技術要件。
• JEC-2200 ― 電気学会規格 変圧器。国内の技術ベース。
• JIS C 4901 ― 低圧進相コンデンサ。標準容量・試験。
• 内線規程（JEAC 8001） ― 日本電気協会。低圧電路の設計・施工基準。
• 高圧受電設備規程（JEAC 8011） ― 高圧キュービクル・受変電の設計・施工基準。
• 省エネ法（エネルギーの使用の合理化等に関する法律） ― 大規模事業所の定期報告義務。

参考文献・公的資料

• 経済産業省 電気事業法・電気設備の技術基準 ― 電技・電技解釈の一次資料。
• 日本電気技術規格委員会（JESC） ― 電気技術規程・技術基準の共同管理団体。
• 日本電気協会（JEA） ― 内線規程・高圧受電設備規程の発行元。
• 日本産業標準調査会（JISC） ― JIS C 4304等の変圧器・電気設備規格を検索。
• 電気学会（IEEJ） ― JEC規格の発行元。学術・技術基準の中核。
• 国際電気標準会議（IEC） ― IEC 60076変圧器・IEC 60034回転機の国際規格。
• 東京電力エナジーパートナー 高圧・特別高圧料金 ― 力率割引・基本料金の適用ルール。
• 資源エネルギー庁 ― 省エネ法・電力需給・エネルギー統計。
• 日本電機工業会（JEMA） ― 変圧器・モーター・コンデンサ等の業界標準・技術資料。
• 電気技術者試験センター ― 電気工事士・電気主任技術者試験の公式情報。

よくある質問（FAQ）

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